曲率法电力系统暂态稳定分析初探

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摘要：电力系统暂态稳定是指系统遭受扰动后，能从原来的运行状态不失同步地过渡到新的稳定运行状态的能力。电力系统的暂态稳定分析对其故障预测和排除有着重要作用，本文将首先建立一个经典四机电力系统的数学模型，然后给定相关参数和初值条件，在不同运行状况和事故情况的条件下对系统运行进行仿真研究，得到各个发电机转子相对位置角随时间变化的曲线。通过对轨线曲率的分析得到判别系统运行状态及能否保持暂态稳定的稳定判据，并尝试推广得到较为一般普适的结论。67649

毕业论文关键词：暂态稳定；摇摆曲线；曲率；稳定判据

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title A Preliminary Study of The Power-system’s Transient Stability with Curvature Method

Abstract

The power-system’s transient stability refers to its capability to transit to a new steady operational state when the system suffers disturbance. It is important to study the power-system’s transient stability as we need to forecast and eliminate the fault to safeguard the quality of the electricity. In this paper, a mathematical model of a classic four-machine power system will be founded firstly, then relevant parameters and initial conditions will be given. In the case of different operating conditions and accident conditions of the power system ,we will conduct the simulation to get curves of each generator rotor’s relative position angle changing with the time. Through the analysis of the curvature of the trajectory can we get the stability criterion judging whether the system can maintain transient stability, and we try to get a more general conclusion.

Keywords transient stability; swing curve; curvature; stability criterion

1 引言 1

1.1 暂态稳定相关概念与定义 1

1.2 暂态稳定暂态稳定研究背景、现状与发展 2

1.3 研究理论分析、目的、方法 3

1.4 实验设计以及预期结果分析 5

2 仿真模型的建立 6

2.1 总体假设 6

2.2 相关数学模型 6

3 实验仿真与数学分析 10

3.1试验模型搭建及参数介绍10

3.2 稳态运行的参数设置和验证 12

3.3小扰动条件下的仿真分析 14

3.4大扰动条件下的仿真分析 17

4 曲率分析 21

4.1曲率函数的实现模块 21

4.2 大扰动情况下的曲率图像和尝试性分析 22

4.3 补充说明 27

结论 28

致谢 30

参考文献31

1 引言

电力系统在当今社会中扮演着不可或缺的角色，电力系统的稳定与否，所提供的电能质量高低对于社会生活、工业等各个方面的发展有着重要的影响。随着经济的快速发展、各种复杂用电情况的现状、电网的互联以及各种复杂事故的发生使得电力系统的安全裕度很小，因此各种扰动和事故的发生概率也在无形之中提高。电力系统它本身有着一定的抗扰动能力，在一些小扰动如线路中某段单相接地的情况下可以依靠自身的动态特性回复稳定，但系统在突然遭受大扰动后（含有各种短路故障，发电机的投入和切出等），并不一定能依靠本身的特性从原来的运行状态不失同步地过渡到新的稳定运行状态即电网并不一定处于暂态稳定。因此，对于电网在发生故障时能否处于暂态稳定进行分析和研究处理就显得很有必要。研究表明，诸多大停电事故是由于暂态失稳而引发的。因此如果能够及时判断系统遭受扰动后是否还处于暂态稳定状态，我们就可以及时调整电力系统的运行参数，通过电网中设置的各种保护措施避免事故的发生[1]。目前对于电力系统暂态稳定的分析方法比较成熟的有时域仿真法、直接法、拓展等面积法、轨迹分析法和人工智能法等[2]。本文将在参考有关文献的基础上，通过建立一个四机电力系统经典模型并进行计算机仿真研究，着重考虑同步发电机转子的运动状态方程，得到各个发电机转子相对位置角随时间变化的曲线，即摇摆曲线。尝试通过对轨线曲率的分析得到判别系统运行状态及能否保持暂态稳定的稳定判据，并推广得到较为一般普适的结论。论文网